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环境微生物宏基因组学研究组等在微生物群落稳定性的研究方面取得重要进展
文章来源:  |  发布时间:2018-01-25  |  【打印】 【关闭】  |  浏览:

  中国科学院生态环境研究中心中科院环境生物技术重点实验室环境微生物宏基因组学研究组在微生物群落的稳定性机制研究方面取得重要进展,为微生物多样性与生态系统功能关系的理解提供了新的见解,其研究结果近期在线发表在权威杂志Molecular Ecology上(2017,DOI:10.1111/mec.14356)。

  宏观生态系统中生物多样性和生态系统稳定性的关系理论已讨论多年,但将这个理论应用于微生物生态系统中的适宜性实验目前还很少,原因是环境微生物样本复杂度高、物种多样性高、难以处理。因此,探究群落的原位干扰及建立高效可控的微生物群落模式系统是如今微生物组学研究中亟需要解决的问题之一。微生物电解池(MEC)中的生物膜群落有着适中的物种组成和易于处理的性能表征,为我们验证微生物群落中的生态理论提供了理想的模型平台。

  环境微生物宏基因组学研究组与废水生物处理资源化研究组合作,以MEC为模型系统,构建了不同微生物多样性梯度的反应器,探究其生物膜群落在环境pH扰动下的恢复能力与生物多样性之间的关系。结果表明,在宏观特征上,生物反应器模型在pH扰动下,性能表现出了良好的弹性恢复能力。同时,多样性水平高的生物膜群落在功能上可以较快恢复,说明其响应环境干扰时具有更好的恢复性。通过运用分子生态网络分析发现,在恢复时间较长的微生物生物膜群落中,地杆菌(Geobacter)和甲烷短杆菌(Methanobrevibacter)两个优势菌属之间的负相互作用明显增多,意味着关键功能类群的内部资源或空间竞争可能会对生物膜群落的恢复力产生显著影响。这些结果支持了宏观生态系统中生物多样性与生物系统稳定性的相关理论,也表明MEC反应器可以作为模式系统可用于微生物生态学的研究。

  该研究得到了中国科学院前沿科学重点研究项目、科技部水专项、中国科学院战略性先导科技专项B以及中科院“百人计划”项目的支持。文章的第一作者是研究组的博士研究生冯凯。

   
                                                    

                                           网络方法揭示地杆菌和甲烷短杆菌在不同多样性水平的群落中的竞争关系

                 

                                                                                                               中国科学院环境生物技术重点实验室

                                                                                                                                2017年9月30日


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